BIOTEHNIŠKA FAKULTETA ODDELEK ZA AGRONOMIJO
Matej LESKOVEC
AKVAPONIČNO GOJENJE VRTNIN
DIPLOMSKO DELO Visokošolski strokovni študij
Ljubljana, 2012
ODDELEK ZA AGRONOMIJO
Matej LESKOVEC
AKVAPONIČNO GOJENJE VRTNIN
DIPLOMSKO DELO Visokošolski strokovni študij
AQUAPONIC VEGETABLE GROWING
GRADUATION THESIS Higher professional studies
Ljubljana, 2012
II
Diplomsko delo je zaključek Visokošolskega strokovnega študija Kmetijstvo – agronomija in hortikultura. Delo je bilo opravljeno na Katedri za sadjarstvo vinogradništvo in vrtnarstvo, ekperimentalni del pa v Idriji.
Študijska komisija Oddelka za agronomijo je za mentorico diplomskega dela imenovala doc. dr. Nino Kacjan Maršić.
Komisija za oceno in zagovor:
Predsednik: Akademik prof. dr. Ivan Kreft, ambasador znanosti
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, oddelek za agronomijo
Član: doc. dr. Nina Kacjan Maršić
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, oddelek za agronomijo
Član: doc. dr. Rok Mihelič
Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, oddelek za agronomijo
Datum zagovora: 11.9.2012
Diplomsko delo je rezultat lastnega dela. Podpisani se strinjam z objavo svojega diplomskega dela na spletni strani Digitalne knjižnice Biotehniške fakultete. Izjavljam, da je delo, ki sem ga oddal v elektronski obliki, identično tiskani verziji.
Matej Leskovec
III
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA ŠD Vs
DK UDK 631.589.2:635.55:635.15:631.847.1(043.2)
KG hortikultura/vrtnarstvo/hidroponika/akvaponika/akvakultura/
endivija/redkvica/vrtnine KK AGRIS F01/F04/F06/F08/M11 AV LESKOVEC, Matej
SA KACJAN MARŠIĆ, Nina (mentor) KZ SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101
ZA Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo LI 2012
IN AKVAPONIČNO GOJENJE VRTNIN
TD Diplomsko delo (Visokošolski strokovni študij) OP X, 30, [18] str., 10 pregl., 8 sl., 9 pril., 24 vir.
IJ sl JI sl/en
AI V diplomski nalogi je bilo preučevano akvaponično gojenje zelenjave v primerjavi z integriranim pridelovanjem v zemlji, ocenjena je bila količina pridelka in vsebnost nitratov v solatnicah ter pridobljena masa rib ve času gojitvenega obdobja. Poskus je trajal od 28.9.2010 do 15.4.2011 v neogrevanem plastenjaku v Idriji. Izbrani sta bili dve vrsti zelenjadnic, ena sorta endivije (Cichorium endivia var. crispum L.) in ena sorta mesečne redkvice (Raphanus sativus L. var sativus) ter rezultati gojenja solate 'Noisette' iz pvega (preliminarnega) poskusa. Poskus je bil izveden v 4 ponovitvah. V akvaponiki je substrat predstavljal rečni gramoz, hranila pa so dovajale ribe - krapi (Cyprinus carpio L.) in dodatek Fe ter organskega gnojila iz alg (Vrt). Poskus v zemeljskem substratu se je zalival po potrebi v akvaponiki pa je bila pogostost namakanja na 30 min. Pobran pridelek endivije je bil stehtan, vzorci (10 – 285 g) pa shranjeni v papirnate vrečke in posušeni. Vzorci so bili nato zmleti in kasneje izvedeni nitratni testi z reflektometrično določitvijo. Pridelek solate v predhodnem poskusu je bil v akvaponičnem sistemu 3,6 kg/m2, v zemeljskem substratu pa 1,6 kg/m2. Pridelek endivije je bil v akvaponiki 6,9 kg/m2, v zemeljskem substratu pa 2,0 kg/m2. Povprečna vsebnost nitratov endivije gojene v akvaponičnemu sistemu je bila 1732,25 mg NO3/kg sveže mase, v zemeljskem substratu pa 1224,85 mg NO3/kg sveže mase. Odstotek redkvic, ki spadajo v tržno kategorijo je bil glede na število vseh pridelanih redkvic v akvaponiki 26,76 %, v zemeljskem substratu pa 2,35 %. Poraba vode v akvaponičnem sistemu je bila v času gojitvenega obdobja 250 l/m2 litrov, v zemeljskem substratu pa 500 l/m2. Izmerjena pridobljena masa pri ribah tekom gojitvenega obdobja je bila v povprečju 182,63 g na ribo.
IV
KEY WORDS DOCUMENTATION ND Vs
DC UDC 631.589.2:635.55:635.15:631.847.1(043.2)
CX horticulture/vegetable growing/hydroponics/aquaponics/radish
aquaculture/endive/Raphanus sativus L. var. sativus/crop yeilds/nitrates CC AGRIS F01/F04/F06/F08/M11
AU LESKOVEC, Matej
AA KACJAN MARŠIĆ, Nina (supervisor) PP SI-1000 Ljubljana, Jamnikarjeva 101
PB University of Ljubljana, Biotechnical Faculty, Department of Agronomy PY 2012
TY AQUAPONIC VEGETABLE GROWING
DT B. Sc. Thesis (Professional Study Programmes) NO X, 30, [18] p., 10 tab., 8 fig., 9 ann., 24 ref.
LA sl Al sl/en
AB In our thesis aquaponic growing of vegetables was compared with soil vegetable growing. Mass and content of nitrates were estimated in leafy vegetables along with mass of radish and gained mass of fish weight during the growing period. The experiment was conducted during the winter from 28.9. 2010 to 15.4.2011 in a unheated greenhouse located in Idrija. Two species of vegetables were chosen for this experiment, one variety of endive (Cichorium endivia var. crispum L.) and one variety of radish (Raphanus sativus L.
var sativus). The experiment was designed in 4 replicates. In the aquaponic system the substrate was river gravel. Variety of carp fish (Cyprinus carpio L.) were supplying nutrients with addition of Fe and organic algea extract called Vrt. Plants in the soil were irrigated on demand, plants in the aquaponics part were irrigated frequently, every 30 min.
Endive crop was weighed and samples (10-285 g) for nitrate determination were taken, stored in paper bags and dried. Samples were then grounded and later tested for nitrate levels with reflectometric determination. Salad yield from preliminary experiment was in aquaponics 3.6 kg/m2 and 1.6 kg/m2 in the soil substrate. Endive crop in aquaponics was 6.9 kg/m2 and 2.0 kg/m2 in the soil substrate. Average content of nitrates in endive grown in aquaponic system were 1732.25 mg NO3/kg fresh weight and 1224.85 mg NO3/kg on fresh weight in the soil substrate. Percentage of radishes suitable for marketing was 26.67% in aquaponic system and 2.35%. The sum of water used in the aquaponic system during the growing period was 250 l/m2 and 500 l/m2 litres in the soil substrate. Fish mass gained during the growing period was on average 182.63 g per fish.
V
KAZALO VSEBINE
Str.
KLJUČNA DOKUMENTACIJSKA INFORMACIJA III
KEY WORDS DOCUMENTATION IV
KAZALO VSEBINE V KAZALO PREGLEDNIC VIII KAZALO SLIK IX
KAZALO PRILOG X
OKRAJŠAVE IN SIMBOLI XI
1 UVOD 1
1.1 NAMEN RAZISKAVE 1
1.2 DELOVNA HIPOTEZA 1
2 PREGLED OBJAV 2
2.1 AKVAPONIKA 2
2.2 RAZŠIRJENOST PRIDELOVANJA VRTNIN NA AKVAPONIČNIH
SISTEMIH PO SVETU 2
2.3 HIDROPONIKA 3
2.3.1 Oblike hidroponike 3
2.3.2 Gramozna kultura 3
2.3.3 Substrat 4
2.3.4 Lastnosti substrata 4
2.3.5 Namakanje 4
2.4 RIBE 4
2.4.1 Razširjenost 4
2.4.2 Habitat 4
2.4.3 Pasme krapov 5
2.4.4 Hrana 5
2.5 NITRIFIKACIJA IN NITRATI 5
2.5.1 Vpliv pH 6
2.5.2 Dejavniki, ki vplivajo na koncentracijo nitrata v rastlinah 6
2.5.3 Vpliv nitratov na zdravje 6
2.5.4 Nitratna zakonodaja 7
2.6 ENDIVIJA 8
2.6.1 Prehrambna vrednost 8
2.6.2 Morfološke in biološke vrednosti 8
2.6.3 Tla in klima 8
VI
2.6.4 Potreba po hranilih 8
2.6.5 Izbor kultivarja 9
2.6.6 Vzgoja endivije na prostem 9
2.6.7 Pridelek in spravilo 9
2.6.8 Pakiranje in skladiščenje 9
2.6.9 Fiziološke motnje, bolezni in škodljivci endivije 10
2.7 BOTANIČNA OPREDELITEV REDKVICE 10
2.7.1 Hranilna in zdravilna vrednost 10
2.7.2 Morfološke in biološke lastnosti 10
2.7.3 Potreba po hranilih in gnojilih 11
2.7.4 Gojenje redkvice 11
2.7.5 Pridelek in spravilo 11
2.7.6 Bolezni in škodljivci redkvice 11
3 MATERIAL IN METODE 12
3.1 POSKUS 12
3.2 MERITVE RASTLIN SOLATE IN ENDIVIJE 13
3.3 MERITVE SUŠINE (SUHE SNOVI) 14
3.4 MERITVE NITRATA V RASTLINAH 14
3.5 MERITVE RASTLIN MESEČNE REDKVICE 14
3.6 NAMAKANJE 15
3.7 MERITVE RIB 15
4 REZULTATI 16
4.1 SKUPNI IN POVPREČNI PRIDELEK SOLATE IN ENDIVIJE 16
4.1.1 Solata 16
4.1.2 Endivija 17
4.2 VSEBNOST SUŠINE V ENDIVIJI 18
4.3 VSEBNOST NITRATA V ENDIVIJI 19
4.3.1 Vsebnost nitrata v vodi akvaponičnega sistema 20
4.4 PRIDELEK MESEČNE REDKVICE 20
4.4.1 Analiza morfoloških meritev mesečne redkvice 20
4.4.2 Analiza pridelka mesečne redkvice 21
4.5 PORABA VODE 23
4.6 MASA RIB 23
5 RAZPRAVA IN SKLEPI 24
5.1 RAZPRAVA 24
VII
5.1.1 Pridelek solate 24
5.1.2 Pridelek endivije 24
5.1.3 Odstotek suhe snovi 24
5.1.4 Vsebnost nitrata v rozetah endivije 25
5.1.5 Pridelek mesečne redkvice 25
5.1.6 Namakanje oz. poraba vode 25
5.1.7 Masa rib 25
5.2 SKLEPI 26
6 POVZETEK 28
7 VIRI 30
ZAHVALA PRILOGE
VIII KAZALO SLIK
Slika 1: Akvaponični sistem v plastenjaku, Idrija, 2010 12
Slika 2: Povprečna masa glav solate gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu 17 Slika 3: Povprečna masa rozet endivije gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu 18 Slika 4: Povprečni odstotek suhe snovi v vzorcih endivije, pridelane v akvaponiki in v
zemeljskem substratu 19
Slika 5: Povprečna vsebnost nitrata v rozetah endivije gojene v akvaponičnem sistemu
in v zemeljskem substratu 20
Slika 6: Povprečen tržni pridelek mesečne redkvice, pridelane v akvaponičnem sistemu
in v zemeljskem substratu. 22
Slika 7: Celoten pridelek rastlin mesečne redkvice (g/m2), pridelane v akvaponičnem
sistemu in zemeljskem substratu 22
Slika 8: Skupni seštevek porabljene vode (l/m2) v akvaponičnem sistemu in v
zemeljskem substratu 23
IX
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Ocenjeni vnos NO3 iz drugih virov kot so prehranski dodatki na
globalnem nivoju (Santamaria, 2006) 7
Preglednica 2: Zgornje mejne vrednosti vsebnosti nitratov v živilih (Pravilnik o
onesnaževalcih v živilih, 2003) 7
Preglednica 3: Analiza tal (Center za pedologijo in varstvo okolja, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana,
2010) 13
Preglednica 4: Povprečna masa glav solate, gojene v akvaponiki in v tleh (zemeljskem
substratu) 16
Preglednica 5: Povprečna masa rozet endivije in povprečna masa korenin endivije
gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu 17
Preglednica 6: Povprečni odstotek suhe mase v vzorcih endivije 18 Preglednica 7: Povprečna vsebnost nitrata v vzorcih endivije, gojene v akvaponiki in v
zemeljskem substratu. 19
Preglednica 8: Rezultati meritev pridelka mesečne redkvice 20
Preglednica 9: Analiza pridelka mesečne redkvice 21
Preglednica 10: Meritve mase rib 23
X
KAZALO PRILOG PRILOGA A: Morfološke meritve endivije
PRILOGA B: Meritve namakanja
PRILOGA C: Morfološke meritve mesečne redkvice PRILOGA D: Slikovno gradivo
PRILOGA E: Mešanje substrata in priprava rastnega korita PRILOGA F: Prikaz gojenja solate 22.6.2010
PRILOGA G: Kategorizacija mesečne redkvice v akvaponičnem sistemu in zemeljskem substratu
PRILOGA H: Meritve posameznih glav solate PRILOGA I: Meritve posameznih rozet endivije
XI
SIMBOLI IN OKRAJŠAVE
Fe Železo
NH4 Amonijev ion NH2OH Hidroksilamin NO3- Nitrat
NO2- Nitrit
N2O Didušikov oksid NO3-N Dušik v obliki nitrata ZMV Zgornja mejna vrednost
ADI Vrednost dnevnega vnosa (acceptable daily intake)
JECFA Ekspertni odbor za prehrano in kmetijstvo (Joint expert committee of the food and
agriculture
WHO Organizacija združenih narodov in Svetovna zdravstvena organizacija (Organization of the United Nations and World health organization) SCF Znanstveni odbor za hrano (Scientific committee on food)
EPA Agencija za varstvo okolja (Environmental protection agency
1 1 UVOD
Akvaponika zajema tako elemente akvakulture kot hidroponike. Akvakultura predstavlja gojenje vodnih organizmov v odprtih cisternah (iz umetnih mas, galvanizirane pločevine, betona…). Hidroponika pa je gojenje rastlin s pomočjo raztopine mineralnih hranil in vode v inertnem substratu. Akvaponika je skupek teh dveh ved in vsebuje hidroponiko kot element za gojenje rastlin brez zemeljskega substrata ter element akvakulture kot vir hranil za rastline. Rastline oz. hidroponika delujejo v tem sistemu kot mehanski in biološki filter za vodo v kateri prebivajo ribe. Ribe torej nudijo svoje izločke, medtem, ko rastline v zameno čistijo vodo s tem, da porabijo hranila raztopljena v njej. Pomemben element, ki omogoča tak cikel so bakterije, ki se naselijo v vodi in na filtrirnem materialu (gramoz ipd.). Te bakterije omogočijo, da se izločki rib pretvorijo v obliko hranila, ki ga rastline lahko sprejmejo skozi svoje korenine. Izhajajo predvsem iz družine Nitrosomonas in Nitrobacter. Prve omogočajo pretvorbo amonijaka (eden glavnih vzrokov za pogin vodnih organizmov) v nitrit, druge pa iz nitrita s pomočjo kisika naredijo nitrat, ki je prosto dostopen rastlinam (Rick in Stuart, 2000).
S pravim razmerjem rastlin (filtrirna kapaciteta) in vodnih organizmov (ribe, školjke, raki…) dosežemo hitro rast tako rastlin kot rib in vzgojimo v enem sistemu živalske beljakovine ter zelenjavo (vitamini, minerali, škrob…). Ker je sistem cikličen oz. zaprtega tipa, porabimo v nasprotju s hidroponiko odprtega tipa ali akvakulturo do 90% manj vode, prav tako pa ne uporabljamo mineralnih gnojil, pesticidov, zdravil za ribe in s tem bistveno zmanjšamo obremenitev okolja (Rakocy in sod., 2003).
1.1 NAMEN RAZISKAVE
Namen raziskave je predstavitev, opis enega izmed obstoječih in delujočih akvaponičnih modelov ter prikaz rezultatov gojenja vrtnin ter vzrejo rib. Cilj je priprava teoretičnih osnov za izdelavo praktičnega vodnika po akvaponiki.
1.2 DELOVNA HIPOTEZA
Domnevamo, da bosta rast in razvoj rastlin, ki jih bomo gojili v akvaponiki hitrejša od rasti in razvoja rastlin gojenih v tleh oz. zemeljskem substratu (kontrola). Predvidevamo tudi, da bo v akvaponiki pridelek rastlin večji, poraba vode manjša, vsebnost nitrata pa ne bo presegla dovoljenih vrednosti nitrata za listnato zelenjavo.
2 2 PREGLED OBJAV
2.1 AKVAPONIKA
Akvaponika je kombinirana kultura rib in rastlin v krožnih sistemih. Hranila, ki se izločajo iz iztrebkov rib ali preko mikrobnega razpada organskih odpadkov se absorbirajo v rastline, ki jih gojimo v hidroponskem sistemu. Ribja hrana priskrbi večino hranil, ki so potrebna za rast raslin. Ko odpadna voda v kateri so izločki rib potuje skozi hidroponske komponente krožnega sistema se ribji presnovki odstranijo z nitrifikacijo in direktnim vnosom v rastline. S tem se voda prečisti in potuje preko namakalnega sistema nazaj v ribogojne komponente sistema in se tako voda ponovno uporabi.
Akvaponika ima veliko prednosti pred drugimi obtočnimi akvakulturami in hidroponskimi sistemi, ki uporabljajo neorganske hranilne raztopine. Hidroponska komponenta v tem primeru služi kot biofilter in zato ločen biofilter ni potreben tako kot pri drugih obtočnih sistemih. Akvaponični sistemi imajo samo biofilter, ki ustvarja dohodek iz prodaje hidroponičnih pridelkov, kot so zelenjava, zelišča in cvetje. V UVI (University of the Virgin Islands), kjer uporabljajo plavajoč sistem za gojenje okre in bazilike in se dodaja samo kalcij, kalij in železo. Hranila, ki jih izločajo ribe bi bila običajno odvržena in bi lahko prispevala k onesnaževanju. Odstranjevanje hranil s pomočjo rastlin podaljša uporabnost vode in znatno zmanjša izpust hranil v okolje. Akvaponični sistemi potrebujejo manj nadzora nad kakovostjo vode kot posamezni sistemi za ribjo ali rastlinsko proizvodnjo (Rakocy in sod., 2003).
Akvaponika povečuje potencial profita s tem, ko nudi »zastonj« hranila za rastline, omogoča manjšo porabo vode, ne potrebuje posebnega biofiltra, omogoča nadzor kakovosti vode in deljene stroške obratovanja in infrastrukture (Rakocy in sod., 2003).
2.2 RAZŠIRJENOST PRIDELOVANJA VRTNIN NA AKVAPONIČNIH SISTEMIH PO SVETU
Literatura navaja da je bil pridelek okre v akvaponičnemu sistemu izjemen (2,67 g/m2 na akvaponiki in 0,15 g/m2 pri talnem gojenju). Proizvodnja Clemson različice rastlin okre pri nizki gostoti (2,7 rastlin/m2) je bila 18 krat večja v akvaponičnemu sistemu kot na polju.
Primerjava vseh treh načinov pridelovanja bazilike (prvič so zasadili vse rastline bazilike naenkrat, drugič pa po delih, na isti način so pridelek tudi pobirali) v akvaponičnemu sistemu je bila primerljiva, pridelek je bil pri obeh akvaponičnih pridelkih (bazilika, okra) približno trikrat večji pridelek kot pri talni pridelavi (Rakocy in sod., 2003).
Akvaponični sistemi potrebujejo manj kontrole kakovosti vode kot obtočni sistemi za ribe ali hidroponsko vzgojo rastlin. Pri gojenju bazilike je bila dnevna potreba po vodi povprečno 2,61 m3 oz 2,4% volumna sistema. Izgubo vode so pripisali odstranjevanju blata (iztrebkov), pranju filtrirnih mrež, pluskanju, evaporacije in transpiracije (Rakocy in sod., 2003).
Uporaba odpadne vode kanalnih somov za namakanje pridelkov se je izkazalo za enega najbolj ekonomičnih načinov za čiščenje odpadnih vod. Z razmerjem 56 g ribje hrane na
3
m2 hidroponične površine so učinkovito vzdrževali prekomerno kopičenje hranil v ribniku.
Ta opažanja nakazujejo na potencialno možnost izrabe vode iz ribnikov hibridnih kanalnih somov kot hranilno raztopino za hidroponsko gojenje rastlin. Razvijajo se tudi integrirani ribje-hidroponski sistemi(imenovani akvaponika), ki uporabljajo čisto-vodne sisteme kot so kanalni, akvarijski, kvadratne betonske cisterne, plastične cilindre in okrogle PVC cisterne (Sikawa in Yakupitiyage, 2010).
2.3 HIDROPONIKA
Hidroponika je tehnologija za gojenje rastlin v hranilnih raztopinah (voda z raztopljenimi gnojili), z ali brez uporabe inertnega substrata (pesek, gramoz, vermikulit, kamena volna, šota, ekspandirana glina ipd.), ki zagotavljajo oporo rastlini. Tekoči hidroponski sistemi nimajo substrata za korenine agregatna hidroponika pa ima trden substrat. Nadalje lahko razčlenimo hidroponiko še na odprto (hranilna raztopina se uporabi samo enkrat in nato zavrže) in na zaprto (hranilna raztopina se ponovno uporabi, dopolni s porabljenimi elementi) (Jensen, 1997).
2.3.1 Oblike hidroponike
- NTF (nutrient film technique) je vodna kultura pri kateri koreninski sistem rastlin leži v plastični foliji ali koritu in preko njega se neprestano pretaka hranilna raztopina.
- Poplavni sistemi (ebb and flow) je ponikalna vodna kultura. Hranilna raztopina se črpa v plitko korito (2-3 cm), ostane približno 20 min in potem odteče nazaj v rezervoar, ko se črpalke izklopijo.
- Vodna kultura: od vseh brez-talnih oblik je vodna kultura po definicija resnična hidroponika. V vodni kulturi koreninski sistem lebdi v tekočem mediju (hranilni raztopini) medtem, ko je rastlinska krona podprta s tanko plastjo inertnega medija.
Običajno vodno kulturo sestavljajo serije plastičnih pokritih korit (80 cm širine, 8 cm globine in 3 m dolžine) napolnjenih s pretakajočo se hranilno raztopino.
- Plavajoči sistemi (floating / raft systems) zajemajo 15-20 cm globoke, 60 cm široke in 30 m dolge kanale po katerih se pretaka hranilna raztopina (2-3 litra na minuto) (Resh, 1997).
2.3.2 Gramozna kultura
Skoraj vsi sistemi, ki temeljijo na gramozu uporabljajo ponikanje. Rastna površina, ki je napolnjena z gramozom, se s pomočjo vodne črpalke napolni s hranilno raztopino do nekaj centimetrov pod površino gramoza, potem pa hranilna raztopina odteče nazaj v rezervoar.
Pogostost in dolžina namakalnega cikla je zelo pomembna za uspeh, saj mora vsak cikel zagotoviti zadostno količino vode, hranil in aeracije rastlinskim koreninam (Resh, 1997).
4 2.3.3 Substrat
Substrat brez zemlje kot je voda, gramoz, kamena volna, pesek, šota, perlit itd. morajo zagotavljati kisik, vodo, hranila in podporo koreninam, tako kot zemlja. Hranilna raztopina dovaja vodo, hranila in do neke mere tudi kisik (Resh, 1997).
2.3.4 Lastnosti substrata
Vodna kapaciteta medija je odvisna od velikosti delcev, oblike in poroznosti. Manjši in delci z bolj nepravilno obliko in večjo poroznostjo lahko zadržijo več vode. Vseeno pa se je potrebno izogibati premajhnim delcem saj je s tem ovirana drenaža in dostopnost kisika v hranilni raztopini (Resh, 1997).
2.3.5 Namakanje
Pogostost namakalnih ciklov je odvisna od: narave rastline, gojitvene faze, vremenskih razmer (predvsem svetlobna intenziteta), dolžina dneva, temperatur in vrste substrata (Resh, 1997).
2.4 RIBE
2.4.1 Razširjenost
Domovina navadnega krapa Cyprinus carpio L.), so Mala in srednja Azija, Kitajska in Japonska. Na podlagi geoloških najdb nekateri viri trdijo, da je krap v predglacialni dobi živel tudi v Evropi (Skalin, 1993).
2.4.2 Habitat
Nižinska in predalpska jezera, ribogojnice, od pasu ploščiča navzdol v rekah. Ugajajo mu vode s pH med 7 in 7,5 in temperaturami med 3 - 35 °C z blatnim dnom in veliko rastlinja.
Hraniti se prične v mraku in nadaljuje v nočnem času (Skalin, 1993).
5 2.4.3 Pasme krapov
Pasme krapov delimo (Skalin, 1993):
- luskinar je prvobitni krap iz odprtih vodnih tokov. Na posebno željo kupcev ga danes še razmnožujejo v ribogojnih obratih. Pri tem krapu so luskine pravilno razporejene po celem telesu;
- maloluskinar je oblika krapa, pri katerem teče ena vrsta luskin od glave do repa v hrbtni liniji, ostali del telesa je gol. Luske različnih velikosti najdemo še na delu repa. To obliko krapa danes razmnožujejo v ribogojstvu;
- veleluskinarja nekateri radi zamenjujejo z maloluskinarjem. Po pobočnici od glave do repa ima navadno eno vrsto velikih lusk. Ob hrbtni vrsti teče večkrat še ena vrsta lusk;
- golič ima redke luske, vendar se najdejo tudi takšni, ki so brez njih.
2.4.4 Hrana
Krap je omnivor, prehranjuje se s talnimi živalmi, ki jih pobira z raztegljivimi usti, hrani pa se tudi z rastlinami (Skalin, 1993).
2.5 NITRIFIKACIJA IN NITRATI
Nitrifikacija je mikrobni proces pri katerem se reducirane dušične spojine (predvsem amonij) postopoma oksidirajo v nitrite in nitrate. Nitrifikacijski proces izvajata predvsem dve skupine avtotrofnih nitrifikacijskih bakterij, ki lahko gradijo organske molekule s pomočjo energije, ki jo črpajo iz anorganskih virov, v tem primeru je to amonij ali nitrit.
V prvem koraku nitrifikacije amonij oksidirajoče bakterije (AOB) oksidirajo amonij preko hidroksilamina (NH2OH) v nitrit (NO2-
) v dveh reakcijah (1 in 2) (Rick in Stuart, 2001).
NH3 + O2 + 2H+ + 2e- → NH2OH + H2O Amonijak monooksigenaza (AMO) ...(1) NH2OH + H2O → NO2- + 5H+ + 4e- Hidroksilamin oksidoreduktaza (HAO) ...(2) Nitrosomonas je najbolj pogosto identificiran rod povezan z zgornjimi reakcijami (1 in 2), čeprav lahko avtotropično oksidirajo amonijak tudi drugi rodovi kot so Nitrosococcus, Nitrosospira nekateri podrodovi Nitrosolobus in Nitrosovibrio. Drugo stopnjo nitrifikacije opravljajo nitrit oksidirajoče bakterije (NOB) iz rodu Nitrobacter, ki oksidirajo nitrit v nitrat po reakciji (3) (Rick in Stuart, 2001).
NO2- + H2O → NO3- + 2H+ + 2e- Nitrit oksidoreduktaza ...(3)
6 2.5.1 Vpliv pH
Nitrifikacijske bakterije so zelo občutljive na pH. Iz rodu Nitrosomonas imajo optimalen pH med 7.0 in 8.0, Nitrobacter pa v območju 7.5 in 8.0 (AWWA ..., 2000)
2.5.2 Dejavniki, ki vplivajo na koncentracijo nitrata v rastlinah
Na koncentracijo nitrata v zelenjavi vpliva vrsta gojene zelenjave, obdobje gojenja, razpoložljiva svetloba, rastne temperature, metoda gojenja in količina ter izvor uporabljenega gnojila (Chan, 2010).
Prav tako na sprejem nitrata in nitrita vpliva geografsko poreklo in sezona pobiranja pridelka preko vpliva temperature in razpoložljive svetlobe, v zaprtih prostorih za gojenje pa tega vpliva ni opaziti. Nitratna redukcija je v rastlinah najbolj aktivna v intenzivni svetlobi. Na večjo akumulacijo nitrata vplivajo nizke temperature in visoke vrednosti organskega materiala v zemlji, medtem, ko ima lahko intenzivno namakanje obraten učinek (Amr in Hadidi, 2000)
Vrednost pH je ravno tako pomemben faktor pri sprejemu nitrata. Na splošno gledano rastline, ki so prilagojene na nizek pH in manj zračne substrate lažje sprejemajo amonij in amino kisline, medtem, ko rastline prilagojene na višji pH in bolj aerobne substrate raje sprejemajo nitrat (Masclaux-Daubresse in sod., 2009).
Vnos in razporejanje nitrata v pridelkih je zelo pomembno pri obremenjevanju okolja in kvaliteti samih pridelkov. Neporabljeni nitrati so potencialni onesnaževalci površinskih in podtalnih vod. Nitrati, ki jih rastline sprejmejo lahko povzročajo visoke koncentracije v rastlinah, še posebej v zelenjavi. Jedilni deli rastlin vsebujejo zelo visoke koncentracije nitrata in so povezane s pojavom methemoglobinemije, želodčnega raka in drugih bolezni pri ljudeh (Chen in sod., 2004).
2.5.3 Vpliv nitratov na zdravje
Prisotnost nitratov tako v zelenjavi kot v vodi in v hrani na splošno je resna grožnja človekovemu zdravju. Nitrat je sicer neškodljiv, približno 5% pa se ga v prisotnosti sline in prebavnega trakta pretvori v toksični nitrit. Kronična toksičnost je rezultat pretvorbe nitrata v nitrit zaradi redukcije v prisotnosti bakterijskih encimov.
Najbolj znan efekt nitrita je zmožnost reakcije s hemoglobinom(oxyHb) iz česar nastane metahemoglobin (metHb) in nitrat (reakcija 4).
NO2− + oxyHb (Fe2+) → metHb(Fe3+) + NO3− ...(4) Posledica tvorbe metHb je zmanjšan vnos kisika v telesna tkiva. Ko razmerje metHb doseže 10% v primerjavi z normalnim Hb nivojem se pojavijo klinični simptomi (cianoza – modro obarvana koža zaradi pomanjkanja kisika v krvi, lahko pa pride pa celo do zadušitve). To potencialno smrtno stanje je poznano kot metahemoglobinemija in je bolj pogosto pri dojenčkih kot pri odraslih (Santamaria, 2006).
7 2.5.4 Nitratna zakonodaja
Pojem dovoljenega dnevnega vnosa je (ADI) je definiral Odbor za prehrano in kmetijstvo(JECFA), Organizacija Združenih narodov in Svetovna zdravstvena organizacija (WHO). JECFA in Evropska komisija Zdravstvenega odbora za prehrano (SCF) je določila ADI normativ za nitrate (NO3) 0 – 3,7 mg/kg telesne mase (Santamaria, 2006).
Preglednica 1: Ocenjeni vnos NO3 iz drugih virov kot so prehranski dodatki na globalnem nivoju (Santamaria, 2006)
Regionalna prehrana
Vnos (mg/dan)
ADI (µg/kg) Prispevek k skupnemu vnosu (µg/kg )
Zelenjava Voda Žita Sadje
Bližnji vzhod 40 200 650 200 100 50
Daljni vzhod 28 100 450 300 150 100
Afrika 20 100 300 400 150 100
Latinska Amerika
55 250 650 150 50 100
Evropa 155 700 900 50 <50 50
Na podlagi drugega odstavka 6. člena Zakona o zdravstveni ustreznosti živil in izdelkov ter snovi, ki prihajajo v stik z živili (2000) izdaja minister za zdravje v soglasju z ministrom za kmetijstvo, gozdarstvo in prehrano Pravilnik o onesnaževalcih v živilih (2003). Živila v prometu, ki so namenjena končnemu potrošniku, morajo glede ZMV nitratov ustrezati pogojem iz preglednice 2.
Preglednica 2: Zgornje mejne vrednosti vsebnosti nitratov v živilih (Pravilnik o onesnaževalcih v živilih, 2003)
Živilo Zgornja mejna vrednost (mg NO3/kg)
sveža špinača (Spinacia oleracea) spravilo od 1. novembra do 31. marca
3000 spravilo od 1. aprila do 31. oktobra
2500 konzervirana, globoko zamrznjena ali zamrznjena
špinača
3000 sveža zelena solata (Lactuca sativa L.) razen solate tipa »Ledenka«
gojena v rastlinjakih oziroma drugih zavarovanih prostorih
spravilo od 1. oktobra do 31. marca
4500
gojena na prostem spravilo od 1. aprila do
30. septembra
3500 spravilo od 1. oktobra do 31. marca
4000 spravilo od 1. aprila do 30. septembra
2500 solata tipa “Ledenka”
gojena v rastlinjakih oziroma drugih zavarovanih prostorih
2500
gojena na prostem 2000
8 2.6 ENDIVIJA
Današnja endivija, ki se goji po celem svetu je nastala iz divje vrste Cichorium pumilum Jacq.
Za potrebe naloge je bila izbrana Cichorium endivia var. crispum, to je kodrolistna endivija, ki ima nagubane, globoko vrezane in nazobčane liste (Lešić in sod., 2004).
2.6.1 Prehrambna vrednost
Endivija se največ uporablja sveža v solati in ima kot taka tudi največjo vrednost se pa uporablja tudi kuhana kot priloga. Cenimo jo zaradi vsebnosti intibina, ki pospešuje apetit, prav tako pa je bogata z vitamini(B1,2,3, C, karoten in folno kislino)ter minerali(Na, K, Mg, Ca, P, Fe, S), predvsem v zunanjih zelenih listih (Lešić in sod., 2004).
2.6.2 Morfološke in biološke vrednosti
Endivija je dvoletnica in fakultativno enoletnica. Vzgaja se zaradi listne rozete dokler je rastlina v vegetativni fazi. Listi se tesno prilegajo drug drugemu in se deloma senčijo.
Kultivarji kodravega tipa imajo nagubane, globoko vrezane in nazobčane liste. Listna rozeta deluje kot polokrogla glavica. Pri neposrednem sejanju ima globok in manj razvejan koren. V generativni fazi zraste cvetno steblo do 1,2 m. Seme je enosemenski plod (roška), klinaste oblike in svetlorjave barve z ostankom papusa v obliki krone. V enem gramu je okrog 600–
700 semen. Je rastlina zmerne klime in za optimalno vegetativno rast potrebuje temeprature od 15-18°C, minimalno 7°C in maksimalno 24°C. Občutljiva je na zastajanje vode. Pri dolgem dnevu večina kultivarjev zacveti (Lešić in sod., 2004).
2.6.3 Tla in klima
Najbolj primerna so srednje težka ali dobro propustna tla nevtralne reakcije. Za pridelovanje endivije je prikladno obdobje poznega poletja do sredine jeseni, da razvoj rozete poteka v obdobju nižjih temperatur. Lahko se jo goji tudi v predpoletnem času v ogrevanih prostorih, vendar je velika nevarnost uhajanja v cvet, pri pobiranju pa je pri visokih temperaturah vprašljiva kvaliteta (Jakše, 2000).
2.6.4 Potreba po hranilih
Pridelek 30-40 t/ha vzame iz tal okoli 150 kg N, 50 kg P2O5, 250 kg K2O, 60 kg CaO in 18 kg MgO. Gnojiti je potrebno v dveh fazah in biti pazljiv pri dodajanju dušika predvsem v jesensko zimskem času zaradi mogočega kopičenja nitratov v listih (Lešić in sod., 2004).
9 2.6.5 Izbor kultivarja
Poznamo dva osnovna tipa kultivarja endivije, širokolistna(eskariol) in kodrasta z globoko vrezanimi in nazobčanimi listi. Kodrasti tip ima poleg goste rozete in etioliranega »srca«
tudi zelo različno narezane in nazobčane kodraste in bele nežne in krhke srednje žile. Poleg zanimivega videza ostane tudi zelo dolgo sveža (Lešić in sod., 2004).
2.6.6 Vzgoja endivije na prostem
Najpogostejši način vzgoje je s sadikami, čeprav se lahko seje neposredno. Presajamo jo s koreninsko grudo na razmik 30-50 cm z medvrstno razdaljo 20-30 cm, odvisno od kultivarja. Z manjšim medvrstnim razmikom pospešujemo pokončno rast in boljše beljenje srčnih listov, vendar pa je v primeru obilnih jesenskih padavin pridelek ogrožen zaradi gnilobe (Lešić in sod., 2004).
2.6.7 Pridelek in spravilo
Endivija je primerna za spravilo ko rozeta doseže velikost značilno za dani kultivar, notranji listi rozete pa so povsem beli ali rumeni. Popolno razvita rozeta lahko doseže povprečno maso 1 kg, pridelek pa je nekje med 20-40 t/ha. Pobira se z rezanjem rozete v območju koreninskega vratu, odstrani se stare, porumenele in poškodovane liste (Lešić in sod., 2004).
2.6.8 Pakiranje in skladiščenje
Po čiščenju na polju se endivija opere, posuši in spakira v lesene ali kartonske škatle z odrezanim steblom obrnjenim navzgor. Če jo hranimo pri temperaturi 0 °C in 90 – 95 % relativni zračni vlagi in pokrito s PE folijo zdrži do 20 dni. Lahko pa jo shranimo skupaj s korenom v pesku v kletnih prostorih in tako zdrži tudi več kot mesec dni (Lešić in sod., 2004).
10
2.6.9 Fiziološke motnje, bolezni in škodljivci endivije
- Pri fizioloških motnjah je najpogostejši ožig listnih robov, ki je predvsem posledica nepravilnega gnojenja z dušikom (Černe, 2000).
- Med najpomembnejše bolezni endivije spada črna listna pegavost (Alternaria cichorii), poleg nje pa okužujejo endivijo še: solatna plesen (Bremia lactucae Regel), solatna pegavost (Marssonina panattoniana [Berlse] Magnus), siva plesen (Botrytis cinerea Persoon), bela gniloba (Sclerotinia sclerotiorum Lib. de Bary) ter pepelovke (Erysiphe sp.) (Žerjav, 2000).
- Pri bakterijskih boleznih sta najpogostejši bakterijska solatna gniloba (Pseudomonas marginalis pv. marginalis) in Pseudomonas cichorii (Šabec, 2000).
- Med škodljivce endivije pa uvrščamo: listne uši(Aphididae sp.), koreninske uši (Pemphigus bursarius) ter listne zavrtalke (Ophiomia pinguis), strune (Elateridae sp.) (Pajmon, 2000).
2.7 BOTANIČNA OPREDELITEV REDKVICE
Redkvica (Raphanus sativus L. var sativus) raste v območju zmerne klime po celem svetu izvira pa iz vzhodnega Mediterana in prednje Azije (Lešić in sod., 2004).
2.7.1 Hranilna in zdravilna vrednost
Redkvica se najbolj uporablja sveža kot narezana solata ali v sendvičih, prav tako pa se uporablja mlado listje v mešani solati. Poleg mineralov in vitaminov pa redkvica vsebuje tudi gorčično olje (7 mg/100g) in citronsko kislino (2 mg/100g), kar ji daje pikanten okus (Lešić in sod., 2004).
2.7.2 Morfološke in biološke lastnosti
Redkvica je enoletna rastlina in se goji zaradi odebeljenega hipokotila oz. hipokotilnega gomolja, ki se na spodnjem delu podaljša v ozek koren, na gornjem delu pa ima kratko steblo z listno rozeto. Listi so pernati in razcepljeni ter pokriti z dlačicami. V generativni fazi se steblo podaljša in razveji, na vrhu pa oblikuje grozdaste cvetove. Cvetovi so tipični za rod Brassica, rožnati, beli ali svetlo vijoličasti. Plod je lusk s po 3-6 semeni, nepravilne okrogle oblike. V 1 g je od 100-200 semen. Najboljše raste pri temperaturah okoli 10-17
°C pri višjih pa oblikuje spužvasto tkivo v hipokotilskem gomolju, ravno tako pri pomanjkanju vode. Rada ima rahla in humozna tla z dobro strukturo pri pH 5,6-7 (Lešić in sod., 2004).
11 2.7.3 Potreba po hranilih in gnojilih
Pridelek 10 t redkvice porabi iz tal 25 kg N, 8 kg P2O5, 45 kg K2O in 3 kg MgO, s čemer se tudi orientiramo pri gnojenju. Pri preobilnem gnojenju z dušikom se nakopičijo nitrati preko dopustih količin (Lešić in sod., 2004).
2.7.4 Gojenje redkvice
Redkvica ima plitve korenine zato je dovolj, da se zemljo preorje na globino od 15-20 cm.
Seje se na medvrstno razdaljo od 15-20 cm, okoli 350 semen/m2 na globino 1-1,5 cm. Seje se takoj, ko to omogočajo vremenske razmere, pri zgodnjem sejanju se priporoča prekrivanje s PE folijo. Najpomembnejša je oskrba z vodo, da vlaga v zemlji ne pade pod 60 % poljske vodne kapacitete (Lešić in sod., 2004).
2.7.5 Pridelek in spravilo
Po spravilu se že na polju veže v šopke po 15 – 20 rastlin ali pa se to naredi po pranju. Po prvem pranju se redkvice rahlo posuši in zloži v lesene ali kartonaste zabojčke. Normirana kvaliteta za prvi razred: redkvica mora biti enakomerne oblike in barve, s svežimi celimi listi, oprana, brez razpok in drugih poškodb. Velikost je za prvi razred normirana od premera 15 mm naprej. Za drugi razred pa je dovoljeno poškodovano listje in manjše razpoke in poškodbe redkvice.
V šopkih se lahko redkvica shranjuje v hladilniku pri temperaturi 0 °C in relativni zračni vlagi 95 % najdlje 7 dni, redkvice brez listov pakirana v PE vrečkah pa do 6 tednov (Lešić in sod., 2004).
2.7.6 Bolezni in škodljivci redkvice
Najpogostejše bolezni in škodljivci redkvice so: črnenje korenov, kapusova muha (Delia radicum) in bolhači (Phyllotreta spp.) (Lešić in sod., 2004)
12 3 MATERIAL IN METODE
3.1 POSKUS
Za poskus gojenja redkvice in endivije je bil na voljo že obstoječ akvaponični sistem v plastenjaku, ki stoji nad garažo v Triglavski ulici v Idriji (slika 1). Začetek prvega, neuspelega poskusa z glavnato solato je bil 30.4.2010, začetek drugega poskusa z endivijo in redkvicami pa 28.9.2010. V nalogi prikazujemo predvsem ugotovitve in rezultate drugega poskusa, predstavljeni pa bodo tudi delni rezultati gojenja solate iz prvega poskusa.
Slika 1: Akvaponični sistem v plastenjaku, Idrija, 2010
Sadilni material je bil pridobljen na Biotehniški fakulteti v Ljubljani, kjer smo dobili sadike endivije posejane v stiropornih setvenih ploščah s 160 vdolbinami napolnjenimi s šotnim substratom za gojenje sadik (Klasmann T3) z 1 sadiko v vsaki vdolbini.
Poskus v akvaponiki smo zasnovali v 4 ponovitvah, ena ponovitev je predstavljala ena posoda iz umetne mase z volumnom 110 litrov in rastno površino 0,55 m2, napolnjena z rečnim gramozom, v katerega je ciklično dovajan dotok vode s pomočjo centrifugalne vodne črpalke (300 litrov/h na posodo) iz cisterne z ribami (priloga E). Na gojitveni površini 0,55 m2 so bile posajene 3 endivije na razdalji 30×30 cm in vmes posejanih ~33 semen redkvice na razdalji 5×15 cm, torej skupaj 12 endivij in približno 147 redkvic.
13
Enako število rastlin je bilo na kontrolni površini, ki je bila postavljena za potrebe poskusa.
Kontrolna površina je bila v lesenem zabojniku z merami 410×58×31 cm (dך×v) obloženem s PE folijo in dvignjenem na višino 80 cm oz. enako višino kot so akvaponični čebri zato, da so bile zagotovljene enake rastne razmere (temperatura, vlaga, osvetlitev).
Zabojnik je bil napolnjen z zemeljskim substratom (lokalna zemlja zmešana z vermikulitom v razmerju 3:1) in pognojen z Vrtnarček (proizvajalec Agrolit d.o.o) mineralnim gnojilom s sestavo hranil NPK(Mg) 6-18-28(2) v količini 89 g/m2 ter dodatek dušičnega gnojila Urea 46% N (proizvajalec Agrolit d.o.o) v količini 21 g/m2 pred sajenjem solate, glede na kemijsko analizo Centra za pedologijo in varstvo okolja na Biotehniški fakulteti v Ljubljani (preglednica 3). V tla smo tako vnesli 150,0 kg N/ha, 160,2 kg P2O5/ha in 249,2 kg K2O/ha. Pred začetkom drugega poskusa smo zemljo dognojili pred sajenjem z 20 g/m2 in 14 dni po sajenju z enakim odmerkom dušičnega gnojila Vrtnarček (KAN+Mg+B) (Agrolit d.o.o) s 25% skupnega dušika 2% Mg in 0,03%
B. S tem smo vnesli dodatnih 100 kg N/ha. Namakanje je potekalo ročno oz. s porozno namakalno cevjo po potrebi.
Preglednica 3: Analiza tal (Center za pedologijo in varstvo okolja, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Jamnikarjeva 101, 1000 Ljubljana, 2010)
Lab.oznaka 308/2010/1/1
globina
pH v
CaCl2
P2O5 AL
K2O
AL Org.snov
% C %
pesek %
melj fini mg/100g %
0-10
cm 5,8 2,6 6,2 5,3 3,1 5,9 16,4
globina melj grobi
%
melj skup.
% glina % tekst.razred 0-10
cm 48,5 64,9 29,2
MGI
3.2 MERITVE RASTLIN SOLATE IN ENDIVIJE
Pridelek endivije smo pobirali ločeno, v akvaponičnem sistemu 22.3.2011 v zemeljskem substratu pa 15.4.2011.
Ko so rastline dosegle tehnološko zrelost (polno razvita endivija, razviti hipokotilni gomolji pri redkvici) smo izvedli naslednje meritve:
- masa rozet endivije brez korenin - masa hipokotilnih gomoljev redkvice - masa celotne rastline (gomolj + listi) - število razvitih listov
- dolžina razvitih listov - dolžina gomoljev(glavic) - premer gomoljev(glavic)
14
Pridelek smo izračunali tako, da smo povprečno maso posamezne rastline brez koreninskega sistema pomnožili s številom rastlin na kvadratni meter rastne površine.
Pridelek smo izrazili v gramih na kvadratni meter.
3.3 MERITVE SUŠINE (SUHE SNOVI)
Od pobranega pridelka endivije smo bili odvzeli vzorce po povprečno 150 g sveže teže na vzorec (odvisno koliko pridelka je bilo na voljo).Shranili smo jih v papirnate vreče in posušili v sušilniku na temperaturi 60°C do konstantne teže. Iz mase vzorca pred in po sušenju smo izračunali delež sušine (enačba 6) (oz. vode) v vzorcu (enačba 5):
...(5)
...(6)
Zračno suhe vzorce smo nato zmleli z laboratorijskim mlinčkom IKA A11 Basic in shranili v PVC vrečke. Nadaljnje delo je potekalo v laboratoriju Centra za pedologijo in varstvo okolja.
3.4 MERITVE NITRATA V RASTLINAH
Za ekstrakcijo smo zatehtali 0,5 – 1g zmletega zračno suhega vzorca, prelili s 50 – 100 ml destilirane vode in ga stresali 30 min na stresalniku. Po stresanju smo ekstrakt prefiltrirali skozi filter papir. Prvih 10 ml ekstrakta smo zavrgli, nato pa odvzeli iz naslednjih 10 ml po 1 ml. Po prvih meritvah smo ugotovili, da je ekstrakt potrebno razredčiti v razmerju 1:10.
Meritve nitrata smo izvedli z reflektometrijo, z uporabo aparata RQflex z ustreznimi testnimi lističi (Reflectoquant, 3-90 ml NO3-/l, Merck).
Iz dobljenih meritev smo izračunali vsebnost nitratov v mg/kg sveže mase po enačbi 7:
...(7)
3.5 MERITVE RASTLIN MESEČNE REDKVICE
Pridelek redkvice v akvaponičnem sistemu je bil pobran 2.3.2011 in 1.4.2011 v zemeljskem substratu.
Pri morfoloških meritvah redkvice smo merili premer glavic (mm), dolžino glavic(mm), dolžino nadzemnega dela (listov)(mm), število razvitih listov, težo glavic (g) ter skupno težo glavic in nadzemnega dela (g).
Iz posameznega obravnavanja smo naključno izbrali po 10 rastlin za vsako kategorijo.
15 Kategorizacija glede na premer glavic (Krug, 1991):
- premer 15-44 mm (zraven smo vključili tudi premere nad 13 mm) - premer pod 15 mm (cca. 10 do 12 mm)
- premer pod 10 mm
Pridelek smo izračunali na osnovi števila rastlin/m2, pomnoženim z njihovo povprečno maso, rezultat pa smo izrazili v gramih na kvadratni meter. Odstotek redkvic v tržni kategoriji 15 - 44 mm smo izračunali tako, da smo število tržnih redkvic delili s številom vseh pridelanih rastlin in rezultat pomnožili s številom 100.
3.6 NAMAKANJE
Količino porabljene vode smo izračunali glede na meritve (priloga B), s skupnim seštevkom vseh posameznih namakanj v rastnem obdobju pa smo dobili celoten volumen porabljene vode v akvaponičnem sistemu in v zemeljskem substratu. Namakanje v zemeljskem substratu smo izvajali na otip, če je bila zemlja 5 cm pod površjem suha, smo zalivali, drugače pa ne. V akvaponičnem sistemu smo dodali vodo, ko je raven vode v cisterni z ribami padla za 10 cm pod začetno raven.
3.7 MERITVE RIB
Ribe smo na začetku (28.9.2010) in na koncu (15.4.2011) drugega poskusa z endivijo in redkvico stehtali (200 dni). Začetno maso rib smo odšteli od končne mase in tako dobili pridobljeno maso v času poskusa. Povprečni prirast mase pri ribah smo izračunali tako, da smo povprečno začetno maso rib odšteli od povprečne končne mase rib.
16 4 REZULTATI
V tem poglavju so prikazani rezultati meritev nitratov in pridelkov solate, endivije in mesečne redkvice, ki smo jih gojili v akvaponičnem sistemu in zemeljskem substratu, ki je predstavljal kontrolno enoto. Poleg nitratnih meritev je bila izračunana tudi skupna teža pridelka endivije in redkvice, ocenjena kvaliteta pridelka redkvice ter povprečna poraba vode v akvaponičnem sistemu in v kontrolni enoti v zemeljskem substratu. Rezultati meritev so predstavljeni grafično s pomočjo programa MS Excel.
4.1 SKUPNI IN POVPREČNI PRIDELEK SOLATE IN ENDIVIJE 4.1.1 Solata
Pridelek solate iz prvega (preliminarnega) poskusa (preglednica 5) akvaponičnem sistemu je bil 3,6 kg/m2 v zemeljskem substratu pa 1,6 kg/m2 (priloga H).
Povprečna masa glav solate je bila v akvaponiki 255,96 g na ponovitev v zemeljskem substratu pa 87,33 g na ponovitev (preglednica 4).
Preglednica 4: Povprečna masa glav solate, gojene v akvaponiki in v tleh (zemeljskem substratu)
Obravnava Ponovitev Masa glav (g)
Akvaponika 1 237,25
2 157,25
3 299,25
4 329,00
Povprečje A 255,69
Zem.substrat
1 142,00
2 101,33
3 92,50
4 13,47
Povprečje Z 87,33
17
Iz slike 2 vidimo, da je bila povprečna masa glav v akvaponiki večja od tiste v zemeljskem substratu
Slika 2: Povprečna masa glav solate gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu
4.1.2 Endivija
Pridelek endivije na kvadratni meter površine glede na povprečno maso rozet in število rastlin na kvadratni meter je v akvaponiki dosegel 6.885,76 g/m2 v zemeljskem substratu pa 2.015,08 g/m2 (priloga D1-D5).
Povprečna masa rozet in povprečna masa korenin endivije, ki smo jo izmerili ob spravilu je prikazana v preglednici 5.
Preglednica 5: Povprečna masa rozet endivije in povprečna masa korenin endivije gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00
Povprečna masa glav (g)
Akvaponika Zem.substrat
Obravnava Ponovitev Masa rozet (g) Masa korenine(g)
Akvaponika
1 591,61 69,93
2 696,08 87,93
3 374,59 31,41
4 635,46 64,88
Povprečje A 574,44 63,54
Zem.substrat
1 32,33 16,68
2 7,78 7,26
3 9,84 13,86
4 13,47 34,11
Povprečje Z 15,86 17,98
18
Analiza povprečne mase rozet endivije je pokazala, da je bila povprečna masa rozet endivije v akvaponiki 574,44 g v zemeljskem substratu pa 15,86 g. V akvaponičnem sistemu je bila povprečna masa korenin 63,54 g v zemeljskem substratu pa 17,98 g.
Razlike v povprečni masi rozet endivije, glede na sistem pridelovanja so prikazane v sliki 3.
Slika 3: Povprečna masa rozet endivije gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu
4.2 VSEBNOST SUŠINE V ENDIVIJI
Povprečna vsebnost suhe snovi oz. odstotek sušine v vseh vzorcih endivije gojene v akvaponiki znaša 4,57 %, gojene v zemeljskem substratu pa 9,54 % (Priloga A)
Preglednica 6: Povprečni odstotek suhe mase v vzorcih endivije Obravnavanje Ponovitev Odstotek suhe mase (%)
Akvaponika
1 4,55
2 4,93
3 4,77
4 4,02
Povprečje A 4,57
Zem.substrat
1 6,87
2 9,90
3 12,60
4 8,80
Povprečje Z 9,54
Povprečni odstotek suhe mase glede na ponovitev je bil v akvaponičnem sistemu manjši kot v zemeljskem substratu, kar je razvidno na sliki 4.
0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 600,00 700,00
Masa rozet (g)
Akvaponika Zem.substrat
19
Slika 4: Povprečni odstotek suhe snovi v vzorcih endivije, pridelane v akvaponiki in v zemeljskem substratu
4.3 VSEBNOST NITRATA V ENDIVIJI
Rezutltati meritev vsebnosti nitrata v vzorcih endivije (Priloga A) so prikazani v preglednici 7.
Preglednica 7: Povprečna vsebnost nitrata v vzorcih endivije, gojene v akvaponiki in v zemeljskem substratu.
Obravnavanje Ponovitev Nitrat (mg/kg sveže mase)
Akvaponika
1 1762,14
2 1742,9
3 1620,9
4 1806,62
Povprečje A 1733,14
Zem.substrat
1 708,07
2 1484,58
3 1602,91
4 1403,02
Povprečje Z 1299,65
Ugotovili smo, da so rozete endivije, ki smo jo gojili v akvaponiki vsebovale 1.733,14 mg/kg sveže mase nitrata, rozete endivije gojene v zemeljskem substratu pa so vsebovale 1.299,65 mg/kg sveže mase nitrata.
0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00
Odstotek sušine (%)
Akvaponika Zem.substrat
20
Povprečne vsebnosti nitrata, ki smo jih izmerili v vzorcih endivije so prikazani v sliki 5.
Slika 5: Povprečna vsebnost nitrata v rozetah endivije gojene v akvaponičnem sistemu in v zemeljskem substratu
4.3.1 Vsebnost nitrata v vodi akvaponičnega sistema
Rezultat vsebnosti nitrata v vodi akvaponičnega sistema je bil 50 mg/l. V hidroponičnih sistemih je vsebnost nitrata od 150 mg/l do 600 mg/l (Gent, 2003)
4.4 PRIDELEK MESEČNE REDKVICE
4.4.1 Analiza morfoloških meritev mesečne redkvice
Rezultati meritev morfoloških parametrov rastlin mesečne redkvice (Priloge C1-C4) so predstavljeni v preglednici 8.
Preglednica 8: Rezultati meritev pridelka mesečne redkvice
Obravnava Pov. Kat.
(mm)
Premer glavice (mm)
Dolžina glavice (mm)
Dolžina podzemnega dela (cm)
Dolžina nadzemnega dela (cm)
Št.razv.
listov
Masa glavice (g)
Masa glavice in nadzem.
dela (g)
Akvaponika A
15-44 26,70 33,00 12,20 22,20 7,40 14,80 33,10 <15 11,00 25,60 11,30 22,30 7,20 2,40 17,00
<10 5,40 6,60 8,70 17,90 5,70 1,00 7,40
Zem.
substrat Z
15-44 15,75 32,88 9,63 18,88 8,88 4,75 15,38 <15 8,20 36,30 7,45 20,35 7,30 1,70 8,90 <10 3,20 24,20 6,75 15,20 5,30 0,59 2,40 0,00
200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1800,00 2000,00
vsebnos nitrata (mg/kg sveže mase)
Akvaponika Zem.substrat
21 4.4.2 Analiza pridelka mesečne redkvice
Pri analizi pridelka mesečne redkvice (preglednica 9) smo ugotovili, da je bilo število vseh pridelanih rastlin v akvaponičnem sistemu 180 v zemeljskem substratu pa 340. Skupna masa pridelanih rastlin v akvaponičnem sistemu je bila 2.117,3 g/m2 v zemeljskem substratu pa 1130,9 g/m2 (priloga D1-D5). Odstotek kategorije 15-44 mm glede na število vseh pridelanih rastlin je bilo v akvaponičnem sistemu 26,67 % (masni odstotek 48,60 %) v zemeljskem substratu pa 2,35 % (masni odstotek 9,89 %).
Odstotek kategorije pod 15 mm glede na število vseh pridelanih rastlin je bilo v akvaponičnem sistemu 26,11 % (masni odstotek 29,50 %) v zemeljskem substratu pa 20,29
% (masni odstotek 38,91 %).
Odstotek kategorije pod 10 mm glede na število vseh pridelanih rastlin je bilo v akvaponičnem sistemu 47,22 % (masni odstotek 21,90 %) v zemeljskem substratu pa 77,35
% (masni odstotek 51,21 %).
Preglednica 9: Analiza pridelka mesečne redkvice
Obravnava
Število vseh rastlin
Kategorije (mm)
Skupna masa (g)
Število Št.šopov/parcelo (po 10 rastlin)
Odstotek (%)
Masa (g)
Masni odstotek (%)
Akvaponika 180
15-44
2329,00
48 4,8 26,67 1132,00 48,60
<15 47 4,7 26,11 687,00 29,50
<10 85 8,5 47,22 510,00 21,90
Zemeljski substrat 340
15-44
1244,00
8 0,8 2,35 123,00 9,89
<15 69 6,9 20,29 484,00 38,91
<10 263 26,3 77,35 637,00 51,21
22
Tržni pridelek kategorije redkvic (15-44 mm) v akvaponičnem sistemu (1.029,0 g/m2) je večji od tržnega pridelka v zemeljskem substratu (111,8 g/m2) (slika 6).
Slika 6: Povprečen tržni pridelek mesečne redkvice, pridelane v akvaponičnem sistemu in v zemeljskem substratu.
Celoten pridelek na kvadratni meter površine glede na povprečno maso vseh rastlin redkvic je bil v akvaponičnem sistemu (3.136,91 g/m2) v zemeljskem substratu pa (2.618 g/m2), kar je razvidno iz slike 7.
Slika 7: Celoten pridelek rastlin mesečne redkvice (g/m2), pridelane v akvaponičnem sistemu in zemeljskem substratu
0 200 400 600 800 1000 1200
Povprečen tržni pridelek (g/m2)
kategorija 15-44 mm
Akvaponični sistem Zemeljski substrat
2300,00 2400,00 2500,00 2600,00 2700,00 2800,00 2900,00 3000,00 3100,00 3200,00
Pridelek (g/m2)
Akvaponika Zemeljski substrat
23 4.5 PORABA VODE
V akvaponičnem sistemu je bilo porabljene manj vode (250 l/m2) kot v zemeljskem substratu (500 l/m2), kar je razvidno iz slike 8.
Slika 8: Skupni seštevek porabljene vode (l/m2) v akvaponičnem sistemu in v zemeljskem substratu
4.6 MASA RIB
Od začetka gojitvenega obdobja 28.9. 2010 do 15.4. 2011 je število rib ostalo nespremenjeno. Povprečna začetna masa rib je bila 333,78 g/ribo , povprečna končna masa pa 516,41 g/ribo. Skupna začetna masa rib je bila 8.843 g, skupna končna pa 11.361 g.
Povprečna prirast (pridobljena masa na ribo) v času gojitvenega obdobja je bila 182,63 g/ribo (preglednica 10).
Preglednica 10: Meritve mase rib
Datum Število
rib Povprečna masa rib (g) Skupna masa rib (g)
Povprečna pridobljena masa na ribo (g)
28.9.2010 22 333,78 8843
15.4.2011 22 516,41 11361 182,63
0 100 200 300 400 500 600
Obdobje 28.9.2010 - 15.4.2011
poraba vode (l/m2)
Akvaponika Zemeljski substrat
24 5 RAZPRAVA IN SKLEPI
5.1 RAZPRAVA
Namen raziskave je predstavitev, opis enega izmed obstoječih in delujočih akvaponičnih modelov ter prikaz rezultatov gojenja vrtnin ter prirasta rib.
Akvaponično gojenje je v svetu še relativno nerazvito in neraziskano, prav tako primanjkuje strokovne in znanstvene literature z obravnavano tematiko, zato rezultatov naše raziskave ni bilo mogoče neposredno primerjati z drugimi. V tej razpravi bodo podrobneje predstavljeni rezultati in ugotovitve naše raziskave.
5.1.1 Pridelek solate
Pridelek solate na kvadratni meter površine glede na povprečno maso glav je bil v akvaponiki večji (3,6 kg/m2) kot v zemeljskem substratu (1,6 kg/m2). Ugotavljamo, da je bil pridelek solate v akvaponiki primerljiv s pridelki solate pri gojenju na prostem (do 48 t/ha) (Lešić in sod., 2004), pridelki v zemeljskem substratu pa so bili veliko manjši.
Domnevamo, da je vzrok za slabo rast in majhen pridelek v zemeljskem substratu predvsem v slabši oskrbi rastlin z vodo in ne uporabi sredstev za zaščito rastlin.
5.1.2 Pridelek endivije
V našem poskusu je bil pridelek endivije na kvadratni meter glede na povprečno maso rozet in število rastlin na kvadratni meter večji v akvaponičnem sistemu (6.885,76 g/m2) kot v zemeljskem substratu (2.015,08 g/m2). Povprečna masa rozete endivije je bila v akvaponičnem sistemu večja (574,44 g) od tiste v zemeljskem substratu (15,86 g).
Povprečna masa rozet endivije v poljskih poskusih, kot navaja Lešić in sod. (2004) med 300 in 700 g iz česar ugotavljamo, da so naši rezultati v akvaponičnem sistemu primerljivi s tistimi v literaturi.
V akvaponičnem sistemu je bila povprečna masa korenin endivije 63,54 g, v zemeljskem substratu pa 17,98 g. Predvidevamo, da je bolj razvit koreninski sistem prispeval k boljšemu sprejemu hranil in s tem k večjim rastlinam in večjemu končnemu pridelku endivije.
5.1.3 Odstotek suhe snovi
Povprečni odstotek sušine v vzorcih endivije je bil v akvaponičnem sistemu manjši (4,57 %) kot v zemeljskem substratu (9,54 %). Manjši odstotek sušine pomeni večji delež vode v rastlinah, kar je za transport pridelka na daljše razdaljemanj ugodno. O večji vsebnosti vode v hidroponsko pridelani listnati zelenjavi poročajo tudi Fontana in Nicola
